一般情況下，相復勵和三次諧波發電機的常見故障多發生在勵磁調壓裝置和各電氣連接部位，尤其是電刷裝置和換向器等活動接觸處。康明斯公司在本文中列舉了相復勵和三次諧波發電機常見故障、故障原因及其處理方法，使用維護人員應根據具體情況，靈活處理。

 

一、工作原理

 

1、相復勵勵磁原理

由線形電抗器DK把電樞繞組抽頭電壓移相約90°、和電流互感器LH提供的電壓幾何疊加，經過橋式整流器ZL整流，供給發電機勵磁繞組。負載時由電流互感器LH供給所需的復勵電流，進行電流補償，由線形電抗器DK移相進行相位補償。

 

圖1 相復勵發電機零部件分解圖

 

2、三次諧波原理

對一般發電機來源，我們需要的是工頻正弦波，稱為基波，比基波高的正弦波都稱為諧波、其中三次諧波的含量最大，在諧波發電機定子槽中，安放有主繞組和諧波勵磁繞組（s1、s2），而這個繞組之間沒有電的聯系。諧波繞組將繞組中150HZ諧波感應出來，經過ZL橋式整流器整流，送到主發電機轉子繞組LE中進行勵磁。

 

圖2 三次諧波發電機原理圖

 

 

二、常見故障及排除

 

1、N線電流異常的理論

中心線電流異常原因大致可分為兩類

（1）三相基波電流不平衡導致中性線基波電流過大；

（2）零序諧波電流在中性線疊加導致電流過大。

非線性設備中產生的電流可以采用傅里葉級數分解來描述各次諧波，其中單相整流回路產生的電流經過分解展開后主要諧波滿足3N次特性，即以3、9、15次等符合3N次特性的諧波為主，其中3次諧波含量較高。

三次諧波電流主要由單相非線性負載產生，由于3次諧波屬于零序諧波，在三相電網中，各相的相位差為120°，這正好是3次諧波電流的周期，每相負載內的3次諧波電流在中性線匯集時，其中瞬時值是直接同相相加，如圖1所示，所以中性線上的3次諧波電流大于相線上的3次諧波電流，有時候中性線電流還要大于基波電流，甚至于接近相電流的2倍。

目前諧波治理主要分無源和有源兩種形式，由于此次治理目標為中性線3次諧波。

（1）傳統的無源濾波技術針對三次諧波過濾難度較大，成本高，效果難以保證；

（2）無源濾波支路沒有可靠的限幅保護，容易出現過載損壞補償支路的現象；

（3）無源濾波支路投入會受到功率因數的影響，所以成本會高；

（4）存在諧振放大諧波的隱患；

（5）諧波補償次數較單一等上述缺陷導致無源濾波技術適用性降低，越來越不被大量采用。

 

圖3 發電機三次諧波在中性線上的疊加

 

2、其他常見故障及其處理方法

表1 相復勵和三次諧波發電機常見故障及其處理方法

故障現象	故障原因	處理方法
1.不能發電	①無剩磁	相復勵發電機用12V或者24V直流電充 電；諧波發電機用6V直流電充電
	②剩磁方向與整流器輸出電流產生磁場的方向相反	往往在重接后因錯接形成。將L1、L2兩接頭對換，或重新充磁
	③電樞繞組抽頭、電抗器、橋式整流器或 勵磁繞組有斷路或松脫現象	接通、焊好或擰緊
	④接線錯誤	按機組電氣原理線路圖檢查糾正
	⑤勵磁繞組接錯，造成磁極極性不對	往往在勵磁繞組換線重接后因錯接形成。 檢查、糾正
	⑥電樞繞組或勵磁繞組有嚴重短路	電樞繞組短路會引起嚴重發熱以致燒壞線 圈。勵磁繞組嚴重短路可由其直流電阻值測定
	⑦電刷在刷架框內卡住	檢查刷架框，是否生銹。可用00號砂紙擦 凈框架內部，嚴重銹蝕者應換新。檢查電刷和刷架框的配合
	⑧電刷和集電環接觸不良	用酒精洗凈集電環表面。磨電刷表面使與集電環表面的弧度吻合，檢查電刷壓力
	⑨整定電阻阻值太小	檢查整定電阻的接法。將變阻器放到最大阻值位置
	⑩硅整流元件短路，正反向均導通	用萬用表檢查正反向電阻，替換損壞的元件
	①相復勵電機電抗器無氣隙，或氣隙太小	無氣隙或氣隙小時電抗器抗值太大不能建 壓，用絕緣墊片墊充調整氣隙
	②轉速太低	調節轉速至額定值附近
2.電壓不足	①整流橋中有一個整流元件短路或斷路	此時空載電壓約下降10%用萬用表檢查， 替換損壞的元件
	②勵磁繞組部分短路	如果某一極的勵磁繞組部分短路。除電壓下降外還會引起振動。分別測量每一極的電阻，調換損壞的線圈
	③整定電阻阻值太小	檢查整定電阻的接法。將變阻器放到最大 阻值位置
	④相復勵發電機電抗器氣隙太小	用絕緣墊片將氣隙調大
	⑤轉速太低	調節轉速至額定值
	⑥自動電壓調節器故障	檢查自動電壓調節器輸入和輸出接線與信號，檢修自動電壓調節器
3.電壓太高	①電抗器繞組部分短路或有一相短路	電抗器繞組短路會引起嚴重發熱，可按發熱情況來判斷短路
	②整定電阻斷路，不起作用	檢查并接好
	③電抗器氣隙太大	調小氣隙，重新固定
	④轉速太高	調節轉速至額定值
	⑤自動電壓調節器失控	檢修自動電壓調節器
4.電壓調整率差，加負載時電壓下跌太多	①勵磁裝置接線錯誤	按圖核對接正確
	②整流橋中有一個或兩個整流元件斷路，反向都不通	此時空載電壓下降10%左右，加cosφ=1負載時電壓稍稍下跌，加cosφ=0.8負載時電壓下跌較大。用萬用表檢查更換損壞的元件
	③相復勵發電機電流互感器二次側所用 抽頭不合適	減少電流互感器二次繞組的實際匝數
	④原動機調速率較差	調整原動機的調速機構
5．振動大	①與原動機對接不好	找直對正后再對接
	②轉子動平衡不好	在轉子重繞后應校正平衡，根據電機的轉 速校正靜平衡或動平衡
	③勵磁繞組部分短路	分別測量每一極的電阻，找出短路處，更換線圈
6．集電環上火花大	①電刷在刷架框內活動不靈	檢查刷架框，是否生銹，可用00號砂紙擦 凈掛架內部。嚴重銹蝕時應換新
	②集電環表面油污，不光滑	清潔集電環表面，嚴重發毛時應加工車光
7．發熱	①發電機過載	注意儀表使負載電流、電壓不超過額定值
	②儀表不準	定期對儀表、儀用互感器進行校驗
	③負載功率因數太低	負載功率因數太低時發電機應降低其視在 功率輸出，在勵磁電流不超過額定值的范圍內使用
	④轉速太低	調節轉速至額定值
	⑤頂部罩蓋未蓋，放置不正確或勵磁裝置 底板下網板堵死時引起勵磁裝置發熱	正確裝置頂罩或清理網板
	⑥發電機電樞、勵磁繞組、電抗器繞組部 分短路	找出短路，糾正
	⑦通風道阻塞	拆開徹底吹清
	⑧部分規格電機采用傾斜風葉的風扇，反 向時風量減少	檢查風扇，按發電機上標示的方向運行
8．軸承過熱	①長期使用使軸承磨損過度	更換軸承
	②潤滑脂質量不好，不同牌號的油脂混雜 使用。潤滑脂內有雜質。潤滑脂裝得太多 太滿	清洗軸承和軸承蓋，更換軸承脂，一般型電機用ZGN-3潤滑脂，濕熱型電機用ZL-3潤滑脂，加裝數量應為軸承室容量的1/2～2/3
	③與原動機對接不好	嚴格地找直、對正
	④帶傳動時，拉力過大	適當調節傳動帶拉力

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